新型組合式道床系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究

王志強(qiáng)，王安斌，魏軍光，湯 瑋

（中船重工 第七二五研究所，洛陽雙瑞橡塑科技有限公司，河南省減振降噪材料工程技術(shù)研究中心,河南 洛陽471003）

新型組合式道床系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究

王志強(qiáng)，王安斌，魏軍光，湯 瑋

（中船重工 第七二五研究所，洛陽雙瑞橡塑科技有限公司，河南省減振降噪材料工程技術(shù)研究中心,河南 洛陽471003）

對(duì)于一種新型組合式道床試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，研究組合式道床系統(tǒng)在承受大載荷作用下，鋼軌以及道床板結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律，并將靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果相互對(duì)比。在負(fù)載狀態(tài)下對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)錘擊試驗(yàn)，驗(yàn)證安裝諧振浮軌減振扣件及道床隔振墊組合道床系統(tǒng)的總體減振效果。靜態(tài)力學(xué)特性數(shù)據(jù)表明：諧振浮軌扣件及道床隔振墊組合式系統(tǒng)理論計(jì)算與實(shí)際實(shí)驗(yàn)值基本一致；動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果得到該組合道床系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室等效軸載14 t～16 t條件下20 Hz～200 Hz頻率范圍，平均減振量可達(dá)到25 dB。

振動(dòng)與波；道床系統(tǒng)；靜態(tài)特性；減振性能

國(guó)內(nèi)軌道交通主要采用的承軌臺(tái)式混凝土道床結(jié)構(gòu)，由于只有扣件彈性墊板一個(gè)緩沖減振環(huán)節(jié),而軌道整體剛度大,其減振效果并不理想。若在承軌臺(tái)下設(shè)置一層隔振墊例如彈性套靴軌枕結(jié)構(gòu),便能大大降低軌道整體支承剛度，顯著提高軌道的隔振性能。這種結(jié)構(gòu)已廣泛被瑞士、丹麥、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家采用，特別是在英法海峽隧道和我國(guó)長(zhǎng)大秦嶺隧道內(nèi)得到了成功應(yīng)用，證實(shí)是具有優(yōu)越的減振降噪性能[3]。但是，國(guó)內(nèi)對(duì)帶有橡膠減振墊的無碴軌道結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)以及試驗(yàn)研究尚屬于初步階段，相關(guān)研究文獻(xiàn)甚少可見。借鑒此種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，自主研發(fā)了一種新型組合式道床系統(tǒng)來提高道床隔振效果。組合式道床系統(tǒng)設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用了隔振以及動(dòng)力吸振的減振機(jī)理及特性，將多種減振措施巧妙地融為一體，并通過調(diào)整不同耦合子系統(tǒng)之間空間上的剛度、質(zhì)量比例分配關(guān)系，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量在傳遞途徑中最佳的隔離、衰減效果。

本文以組合式道床系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過試驗(yàn)方法對(duì)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性進(jìn)行了研究，比較了道床墊結(jié)構(gòu)的加入以及不同扣件類型選擇對(duì)鋼軌及道床板靜態(tài)位移變形大小的影響，并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，最后驗(yàn)證了組合道床系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)減振效果。

1 組合道床系統(tǒng)及試驗(yàn)裝置

1.1 組合道床試驗(yàn)系統(tǒng)

組合式道床試驗(yàn)系統(tǒng)的總體布局如圖1所示，該系統(tǒng)主要由高性能減振扣件、混凝土道床板、非線性道床隔振墊及混凝土道床基礎(chǔ)等組成，其在幾何外形以及彈性體支撐上與現(xiàn)有鋼彈簧式以及承軌臺(tái)式結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別，稱該軌道結(jié)構(gòu)為組合式道床系統(tǒng)。

圖1 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)布置示意圖

組合式道床系統(tǒng)是澆筑一個(gè)U水泥槽，在槽內(nèi)放置鋪設(shè)道床隔振墊，并且密封于水泥槽內(nèi)，試驗(yàn)系統(tǒng)的道床隔振墊能根據(jù)不同剛度設(shè)計(jì)更換，在道床墊上放置道床板，安裝鋼軌及高性能減振扣件，并且鋼軌的兩端與專門設(shè)計(jì)的阻尼箱連接從而避免鋼軌截面的振動(dòng)波反射，以便模仿無限長(zhǎng)的軌道系統(tǒng)。道床試驗(yàn)段中部安置一個(gè)加力系統(tǒng)，以模擬列車的軸載及輪軌動(dòng)態(tài)激勵(lì)。

該系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)之一在于道床板與混凝土支承層間加入一層具有層次釘柱結(jié)構(gòu)的道床隔振墊，并具有明顯的非線性剛度特征，道床隔振墊的剛度隨車輛載荷的增加而提高，保持正常列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和隔振效果，也保證不同軸載車輛包括重負(fù)載的工程車的軌道安全性。同時(shí)應(yīng)用高性能減振扣件。從整個(gè)道床系統(tǒng)的物理構(gòu)造上看，軌道與高彈性減振扣件、道床板與道床隔振墊形成了一種雙層質(zhì)量-彈簧隔振系統(tǒng)；通過隔振系統(tǒng)質(zhì)量、剛度合理分配，可達(dá)到降低載荷傳遞系數(shù)，隔離寬頻振動(dòng)向基礎(chǔ)傳遞的目的。另一方面，利用橡膠材料本身的阻尼特性消耗部分軌道的振動(dòng)能量及向周圍基礎(chǔ)及建筑的傳遞。

1.2 等效輪軌載荷系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)外對(duì)類似組合式道床系統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)用較晚且對(duì)其理論及試驗(yàn)研究并不多見，為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，在實(shí)際工程應(yīng)用之前進(jìn)行的力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)是必不可少的。一般來說，在車輛行駛狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試試驗(yàn)最能較好地模擬現(xiàn)場(chǎng)通車時(shí)軌下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)狀態(tài)，但這對(duì)軌道長(zhǎng)度及設(shè)施要求很高，試驗(yàn)成本大幅度增加。因此，本文介紹的試驗(yàn)系統(tǒng)按試驗(yàn)?zāi)康姆謨刹糠郑?/p>

第一、對(duì)于軌道系統(tǒng)強(qiáng)度及變形位移模擬試驗(yàn)，采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力的準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)，即在試驗(yàn)中不考慮質(zhì)體運(yùn)動(dòng)的慣性力，將動(dòng)態(tài)載荷轉(zhuǎn)化為靜輪載來處理。實(shí)際列車在軌道上運(yùn)行，由于輪軌之間的動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)致作用在輪軌上的動(dòng)載荷要比靜輪載大，但可以通過輪載增值系數(shù)進(jìn)行修正[5]。本試驗(yàn)中靜輪載施加是通過具有工型梁幾何剖面的液壓壓力架來實(shí)現(xiàn)，其加載能力可達(dá)500 kN，壓力架頂端中心受集中載荷作用，集中力經(jīng)過壓力架底端與相連的等效車輪接觸面?zhèn)鬟f載荷。因此，鋼軌兩端各受一半的集中載荷，這樣就可以用來模擬單輪對(duì)作用下軌道結(jié)構(gòu)的受力變形，多輪對(duì)靜載荷下的變形可通過力的獨(dú)立作用原理疊加合成；

第二、對(duì)于軌道系統(tǒng)在軸載及動(dòng)態(tài)載荷條件下振動(dòng)響應(yīng)及減振效果模擬試驗(yàn)，采用系統(tǒng)預(yù)載荷加動(dòng)態(tài)激勵(lì)試驗(yàn)，即在試驗(yàn)中準(zhǔn)靜態(tài)條件下疊加動(dòng)態(tài)激勵(lì)，將實(shí)際車輛運(yùn)行狀態(tài)載荷轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)靜態(tài)分量和動(dòng)態(tài)分量同時(shí)加載激勵(lì)系統(tǒng)來處理。本試驗(yàn)系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)分量由專用激振器或激振錘實(shí)現(xiàn)。為了排除軌道動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)通過加載激勵(lì)系統(tǒng)向道床基礎(chǔ)的傳播及加載激勵(lì)系統(tǒng)對(duì)軌道的耦合及附加約束影響，準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)與加載架設(shè)計(jì)有解耦隔離裝置，圖2給出了加載系統(tǒng)原理，其隔振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試驗(yàn)感興趣頻率范圍的下限，對(duì)道床及地面振動(dòng)研究，本試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效頻率范圍為5 Hz～1 000 Hz。通過液壓裝置提供一定的軸載然后作用在隔振彈簧上，通過壓力架上的模擬車輪裝置加載在鋼軌上，以實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場(chǎng)輪軌作用力來完成試驗(yàn)研究。

圖2 加載系統(tǒng)原理

2 組合道床系統(tǒng)試驗(yàn)

2.1 測(cè)點(diǎn)位置布置

任何課程改革的推進(jìn)都必須有課程資源的支持，教師職后教育課程也不例外。準(zhǔn)確定位課程之后，重中之重就是課程資源的建設(shè)。在“研修一體”背景下，如何合理開發(fā)與利用有效的資源來提升研修的效能，是對(duì)每一位課程設(shè)計(jì)者提出的新挑戰(zhàn)。區(qū)域研修課程設(shè)計(jì)者在實(shí)踐中不斷探索，實(shí)現(xiàn)了課程內(nèi)容選擇從單一向綜合的轉(zhuǎn)化。

對(duì)于靜態(tài)測(cè)試道床板及鋼軌的變形使用12個(gè)通道位移傳感器，由于在軌道方向道床的對(duì)稱性，測(cè)點(diǎn)布置由道床中心向其中一個(gè)方向布點(diǎn)，6個(gè)（通道1到通道6）測(cè)量道床板的變形，依次相距625 mm，通道1位于加力截面即加力架正下方的道床位置，通道5和6測(cè)量的是相鄰道床板位置處。通道7至12測(cè)試鋼軌變形，通道7測(cè)量壓力架正下方兩個(gè)扣件中間的位移，通道8至12依次相距625 mm測(cè)量前后兩個(gè)扣件的中間位置鋼軌的變形。動(dòng)態(tài)測(cè)試中在準(zhǔn)靜態(tài)加載的同時(shí)采用錘擊激振獲取振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)試方法，測(cè)量激振力的大小和不同位置的振動(dòng)響應(yīng)，其振動(dòng)響應(yīng)用加速度傳感器測(cè)試，位置在道床加力截面，垂直道床中心線，分別距離道床中心3 m、5 m、10 m，15 m、25 m等分布。

2.2 試驗(yàn)工況

考慮城市軌道交通工程應(yīng)用中不同路段對(duì)減振量的要求不同，道床結(jié)構(gòu)或減振扣件的設(shè)計(jì)不同，組合道床結(jié)構(gòu)可與不同扣件類型及不同剛度道床隔振墊優(yōu)化組合使用，例如使用浮軌扣件以及單趾彈簧扣件，因此設(shè)置以下四種試驗(yàn)工況：浮軌扣件無道床墊；浮軌扣件有道床墊；單趾彈簧扣件有道床墊；單趾彈簧扣件無道床墊。單趾彈簧扣件、浮軌扣件以及道床墊結(jié)構(gòu)如圖3、圖4和圖5所示。

圖3 單趾彈簧扣件系統(tǒng)（PR）

圖4 浮軌扣件結(jié)構(gòu)圖（FRF）

圖5 道床減振墊(DCD+300)

3 組合式道床系統(tǒng)靜態(tài)特性分析

軌道結(jié)構(gòu)的安全性能是軌道設(shè)計(jì)需要首先考慮的關(guān)鍵問題，橡膠道床隔振墊引起的系統(tǒng)整體低剛度對(duì)軌道減振十分有利，同時(shí)也增加軌道整體下沉量。因此，道床隔振墊的低剛度必須保證車輛能夠在滿負(fù)載狀態(tài)下依然保持鋼軌在安全范圍內(nèi)的允許變形。我國(guó)地鐵車輛車載客量最大的A型車的車軸重為16 t，在廣州、上海等地鐵線路廣泛采用。為獲取最大軸載荷作用下軌道結(jié)構(gòu)的變形量，在軌道中心加載160 kN等效軸載荷，以便模擬現(xiàn)有等效軸載在質(zhì)量彈性系統(tǒng)下加壓在鋼軌上面同樣的載荷力，測(cè)量沿軌道方向不同位置道床板相對(duì)道床基礎(chǔ)的相對(duì)變形及鋼軌相對(duì)道床基礎(chǔ)的相對(duì)變形，在現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)室內(nèi)溫度、濕度等因素影響很小。

圖6 道床板及鋼軌位移變形曲線

圖6中給出了在160 kN靜載力作用下不同試驗(yàn)工況下鋼軌及道床板受力變形沿中心線距離變化曲線，并同時(shí)給出了理論計(jì)算結(jié)果作為對(duì)照。理論計(jì)算模型的建立及扣件剛度對(duì)道床減振的影響可參照文獻(xiàn)[6～8]，其中浮軌扣件動(dòng)剛度為8 kN/mm，單趾彈簧扣件動(dòng)剛度大約為60 kN/mm，道床隔振墊面剛度為0.02 N/mm3。

從靜態(tài)試驗(yàn)及理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比曲線可以看出：計(jì)算值與試驗(yàn)值變化趨勢(shì)以及大小基本一致，誤差在工程誤差范圍內(nèi)，驗(yàn)證了試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的可靠性；另外，鋼軌以及道床板位移變形主要集中在距施力點(diǎn)4—5個(gè)扣件軌道長(zhǎng)度范圍，超出此范圍外位移變化量很小，可以近似忽略；從道床隔振墊加入前后結(jié)構(gòu)位移變化來看，道床隔振墊提高了系統(tǒng)整體彈性，增加了鋼軌及道床的位移變形，由于道床隔振墊的引入，鋼軌、道床板位移的增加量在1 mm左右，道床板結(jié)構(gòu)本身受力變形很小。

從總體上說，鋼軌變形量最大為浮軌扣件加有道床隔振墊組合，變形量為3.1 mm，其它不同工況最大變形量見表1。在其它條件相同情況下，有道床隔振墊組合要比無道床隔振墊組合變形量大，浮軌扣件組合變形量大于單趾彈簧扣件組合。這表明降低扣件剛度使作用到道床的最大受力下降，有利于保護(hù)道床板及承軌臺(tái)。

表1 不同工況下鋼軌及道床板相對(duì)道床基礎(chǔ)的最大變形

4 組合道床系統(tǒng)減振效果測(cè)試及分析

道床基礎(chǔ)的減振效果是整個(gè)組合道床系統(tǒng)實(shí)用的關(guān)鍵，為評(píng)估道床系統(tǒng)的減振效果，對(duì)不同的道床系統(tǒng)進(jìn)行有載模擬及動(dòng)態(tài)激勵(lì)試驗(yàn)。道床系統(tǒng)的扣件類型選擇為浮軌扣件及單趾彈簧扣件，軸輪載取16 t，錘激一側(cè)對(duì)應(yīng)加載位置的鋼軌，也可以錘激一側(cè)的模擬輪的頂部。道床系統(tǒng)的減振效果可采用平均振級(jí)落差來評(píng)估，其計(jì)算公式為

式中a1(fi)、a2(fi)分別表示道床系統(tǒng)改變工況前、后某頻率下測(cè)點(diǎn)傳遞函數(shù)響應(yīng)即單位動(dòng)態(tài)激勵(lì)力下的加速度級(jí)，fi為頻率。

圖7 加速度傳感器的布置示意圖

試驗(yàn)中傳感器的布置如圖7所示，在距離道床中心線1.38 m、3 m、5 m、10 m、15 m、25 m處布置垂向加速度傳感器，在空載和施加軸載為16噸時(shí)做錘擊測(cè)試。在每一條鋼軌上安裝24套扣件，并且調(diào)整好軌道狀態(tài)的正常狀態(tài)。

圖8給出了采用浮軌扣件時(shí)道床隔振墊結(jié)構(gòu)加入前后，地面各處振點(diǎn)傳遞函數(shù)響應(yīng)隨距離變化曲線，分別對(duì)比在距離中心線處1.38 m、3 m、5 m、10 m、15 m、25 m處的傳遞函數(shù)，可以看出：未加入道床墊時(shí)，僅靠扣件本身減振，低頻段振動(dòng)峰值依然明顯，加入道床墊后，橡膠墊高阻尼作用明顯降低了結(jié)構(gòu)共振峰值。在大于30 Hz以上頻段，結(jié)構(gòu)響應(yīng)總體上呈逐漸遞減趨勢(shì)。

圖8 路基振動(dòng)響應(yīng)減少量隨距離變化曲線

在圖8中地面振動(dòng)相應(yīng)隨著距離變化曲線圖形，以比較有無道床墊的基礎(chǔ)上諧振式浮軌扣件的減振效果。從圖中可以看出在40 Hz以上變化最為明顯。有道床墊的浮軌扣件在此區(qū)間振動(dòng)增加的系統(tǒng)共振頻率顯著降低至20 Hz以下，減振效果有了明顯的改善，單頻率減振值最高可達(dá)42 dB，這就證明在有道床墊的基礎(chǔ)上，組合式浮軌扣件減振效果明顯。

考慮到道床結(jié)構(gòu)及隔振效果的不同將在不同位置引起的振動(dòng)級(jí)不同，從而影響到振動(dòng)傳感器測(cè)得信號(hào)的質(zhì)量。對(duì)較遠(yuǎn)的測(cè)試點(diǎn)，因距離產(chǎn)生的衰減效果，特別是高頻段更明顯，另外脈沖錘激勵(lì)力有限，在加上對(duì)高減振性能道床系統(tǒng)的引入，在遠(yuǎn)距的振動(dòng)響應(yīng)的信噪比下降，測(cè)試結(jié)果誤差增加；因此，本次試驗(yàn)選取距離鋼軌中心線3 m的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)用于不同道床結(jié)構(gòu)減振效果對(duì)比。如表2所示，在不同的組合式道床系統(tǒng)，相對(duì)于單趾彈簧扣件無道床隔振墊的系統(tǒng)的對(duì)比結(jié)果，在有道床隔振墊基礎(chǔ)上，在軸載16 t時(shí)，單趾彈簧扣件系統(tǒng)平均振級(jí)落差為15 dB、浮軌扣件減振為25 dB，浮軌扣件無道床隔振墊時(shí)平均振級(jí)落差為14 dB。

表2 組合式道床的減振效果（平均減振量）

雖然該值不是實(shí)際線路運(yùn)行條件下的減振值，但是由于軌道激勵(lì)信號(hào)為寬頻譜，激勵(lì)隨機(jī)性強(qiáng)，通過比較傳遞函數(shù)響應(yīng)振級(jí)差的方式對(duì)道床系統(tǒng)進(jìn)行減振效果評(píng)估是科學(xué)可行的，依然能反映出不同道床系統(tǒng)的減振性能。另外，對(duì)浮軌扣件的減振效果也和實(shí)際線路運(yùn)營(yíng)條件下的測(cè)試[9]對(duì)比得到一致的結(jié)果，證明了試驗(yàn)方法的有效性。

表2也列出了沒有軸載時(shí)不同工況的測(cè)試結(jié)果，可以看出道床隔振墊的非線性剛度很明顯，無軸載時(shí)的剛度很低反應(yīng)出高的隔振效果，同時(shí)也反映了準(zhǔn)靜態(tài)加載試驗(yàn)的重要性。但對(duì)于浮軌扣件，由于安裝后在無預(yù)載荷條件下鋼軌與扣件側(cè)面彈性塊接觸面還沒有完全吻合，扣件的阻尼等特性未能體現(xiàn)。而浮軌扣件加道床隔振墊組合在無軸載時(shí)反映出更低的隔振剛度非線性特性。

道床減振效果的評(píng)價(jià)需要滿足環(huán)評(píng)要求的評(píng)價(jià)方法，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10070[10]及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631[11]分析頻段主要在80 Hz以下。但對(duì)于住建部標(biāo)JGJ/T170[12]，其分析頻率對(duì)建筑物振動(dòng)為4 Hz～200 Hz，對(duì)二次輻射噪聲為16 Hz～200 Hz，根據(jù)城市軌道交通地面振動(dòng)的特點(diǎn)，主要低頻振動(dòng)的峰值一般在20 Hz～100 Hz。由于本道床試驗(yàn)?zāi)M加載系統(tǒng)中為了降低激勵(lì)系統(tǒng)車輪的動(dòng)能，降低了模擬車輪的等效質(zhì)量，試驗(yàn)系統(tǒng)的車輪等效質(zhì)量是實(shí)際車輛的1/2～1/3，從而響應(yīng)頻率比實(shí)際線路高20%～30%，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BG 10070的規(guī)定，選取的頻率段在1 Hz～80 Hz，按照本實(shí)驗(yàn)條件，在原來的基礎(chǔ)上基本等效在20 Hz～200 Hz之間。結(jié)合道床系統(tǒng)隔振特性及實(shí)際應(yīng)用效果，本文的減振效果評(píng)估計(jì)算中采用等效頻段20 Hz～200 Hz基本上反映了實(shí)際情況及環(huán)保要求范圍。另外標(biāo)準(zhǔn)[10―12]中關(guān)于地面振動(dòng)采用Z振級(jí)評(píng)價(jià)環(huán)境振動(dòng)水平，對(duì)于本試驗(yàn)研究相對(duì)減振效果不變。

5 結(jié)語

通過對(duì)組合式道床試驗(yàn)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)試驗(yàn)及不同組合的對(duì)比分析，可得出以下結(jié)論：

（1）軌道特性準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與理論計(jì)算和在線檢測(cè)結(jié)果一致，證明模擬試驗(yàn)系統(tǒng)用于不同試驗(yàn)條件及其性能比較的可靠性；

（2）從道床系統(tǒng)安裝道床隔振墊前后軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)試結(jié)果可以看出道床隔振墊提高了系統(tǒng)整體彈性，增加了鋼軌及道床的位移變形，降低軌道對(duì)道床基礎(chǔ)的載荷幅值。另外道床減振墊具有明顯的非線性剛度特征，在大載荷作用下，軌道結(jié)構(gòu)位移變形依然保持良好的穩(wěn)定性及可靠的安全性；

（3）研究不同剛度扣件系統(tǒng)對(duì)道床板的影響表明降低扣件剛度使作用到道床的最大受力下降，有利于保護(hù)道床板及承軌臺(tái)；

（4）浮軌扣件與道床隔振墊組合，軌道變形量滿足軌道安全要求；

（5）相對(duì)于普通單趾彈簧扣件整體道床系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室等效軸載16 t條件下20 Hz～200 Hz頻率范圍，道床隔振墊單項(xiàng)平均減振量為15 dB；

（6）相對(duì)于普通單趾彈簧扣件整體道床系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室等效軸載16 t條件下20 Hz～200 Hz頻率范圍，浮軌扣件單項(xiàng)平均減振量為14 dB；

（7）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明浮軌扣件與道床隔振墊組合的組合道床系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室等效軸載16 t條件下20 Hz～200 Hz頻率范圍，相對(duì)普通道床其平均減振量可達(dá)到25 dB。

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Experimental Study on Static and Dynamics Characteristic of a New Combined Slab Track System

WANG Zhi-qiang,WANG An-bin,WEI Jun-guang,TANG Wei

(Luoyang Ship Material Research Institute,Luoyang Sunrui Rubber&Plastic Technology Co.Ltd., Research Center of Henan Province on Vibration and Noise Reduction Materials, Luoyang 471003,Henan China)

A new type of combined slab track system w ith good performance and low vibration is introduced and the method for vibration reduction evaluation of this system is presented.The new track system is optimized w ith resilient base plates on a floating slab panel using a continuous elastic mat.Dynam ic excitation can be applied by using an exciter over the pre-loading.Track deflection and vibration can be measured at different positions to demonstrate the vibration performance w ith different track structures.Results obtained from this process are compared w ith those of simulation.This study describes the testing methods used to investigate static and dynam ic behavior of the new system.The deflection of rails and slab components of the new type of the track system under heavy loads are studied.Results of the static test are compared w ith those of theoretical analysis and the results agree well.To investigate the vibration reduction performance,the dynam ic hammering excitation tests are also carried out to the system under the loading conditions between 14 tones and 16 tones.Results of the tests show that the vibration level can be reduced by 25 dB in average in the frequency range from 20 Hz to 200 Hz.

vibration and wave;slab track system;static characteristics;capacity of vibration reduction

1006-1355(2014)04-0109-06

TB53；U211.3 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：

10.3969/j.issn.1006-1335.2014.04.024

無碴軌道結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于高速鐵路客運(yùn)專線及城市軌道交通的建設(shè)，列車在運(yùn)行狀態(tài)下引起的軌道系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲問題引起了眾多學(xué)者廣泛的關(guān)注與興趣[1―4]。對(duì)軌道振動(dòng)及噪聲的控制通?？梢詮娜齻€(gè)方面考慮：振動(dòng)噪聲源、傳遞路徑以及振動(dòng)噪聲接受點(diǎn)。然而，大部分工程實(shí)踐證明，對(duì)軌道交通中結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其產(chǎn)生的噪聲從振源進(jìn)行控制是降低振動(dòng)噪聲最直接、最有效的手段。從振源角度進(jìn)行控制主要包括兩種措施：一方面是降低輪軌之間的接觸不平順，提高鋼軌安裝的平整性，增加鋼軌表面的光滑性以及減少輪軌波磨等措施；另一方面采用新型減振軌道結(jié)構(gòu)形式，如鋼彈簧浮置板道床結(jié)構(gòu)或者在道床基礎(chǔ)與道床板之間加入道床隔振墊及采用高性能隔振扣件來降低軌道振動(dòng)向基礎(chǔ)的傳播。

2013-03-06

王志強(qiáng)（1986-），河南息縣人，碩士，目前從事減振降噪材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲分析。

E-mail:wzhiqiang86@126.com